2013 Fiscal Year Annual Research Report
圧縮変形を考慮した大型ケーブルインコンジット超伝導体内の素線位置の最尤推定解析
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23360118
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| Research Institution | Hachinohe Institute of Technology |
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Principal Investigator |
濱島 高太郎 八戸工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00314815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津田 理 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10267411)
宮城 大輔 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10346413)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 超伝導 / プラズマ・核融合 / 電力機器 |
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| Research Abstract |
大型の超伝導コイルでは，大電磁力に耐えるために，細い超伝導線を多数本撚り合せて圧縮し，ステンレスのコンジットの中に挿入して構成したケーブル・イン・コンジット（CIC）導体を用いる場合が多い。しかし，高磁界下で励磁すると予期しない異常な交流損失を発生する場合がある。これらの原因究明のためには，CIC導体内各素線の3次元の位置情報を詳細に把握する必要があるので，CIC導体を1cm幅に切断して各素線の位置を測定した。その結果，多数本の超伝導素線が製作時に圧縮を受けて，所定の位置から大きく変位し，これが特性劣化を惹起する主要な原因であることが分かった。この解明のために，導体の製造時の圧縮工程を考慮した断面内の素線位置を解析する等面積法を提案したが，素線同士が重なる場合が出てくるので，遺伝的アルゴリズムを用いて全素線の機械的エネルギーが最小となるように素線に微小な位置摂動を加えて素線の再配置を行うことにより素線の重なりを解消した。また，導体内の素線配置分布の妥当性を推定するために，統計的な分布指標として，素線位置の変位，3本で構成する面積，ツイストピッチ等の変形に関する指標，および，素線対で構成されるループ長，ループ面積，接触長等のループ特性に関する指標，素線がケーブルの表面に出現する指標，交流損失の指標などを用いる。解析と実験でこれらの指標を調べた結果，傾向は比較的一致したので，本素線配置の解析手法は実際のケーブルの特性を良く反映しているといえる。特に，導体内電流分布の偏流の原因の一つである素線の表面出現特性は，ピッチを最適化することにより全素線が均等に表面に現れることが分かり，本解析方法は偏流現象の防止として有効な方法であることを示した。また，交流損失のツイストピッチ依存性を調べると，適切なループの構成が可能であることが分かり，交流損失の低減にも有用であることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Study on Resistance Distribution between Superconducting Strand and a Copper Sleeve in a CICC Joint Considering Three-Dimensional Strand Path2014
Author(s)
T. Morimura, D. Miyagi, M. Tsuda, T. Hamajima, T. Yagai, N. Koizumi, Y. Nunoya, K. Takahata, T. Obana
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Journal Title
IEEE Trans. Appl. Supercond. Vol.24 No3, 4801404, JUNE 2014
Volume: 24
Pages: 4801404-1~4
DOI
Peer Reviewed
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